JPH0854607A

JPH0854607A - 液晶装置

Info

Publication number: JPH0854607A
Application number: JP19653695A
Authority: JP
Inventors: Osamu Taniguchi; 修谷口; Yuji Inoue; 裕司井上; Atsushi Mizutome; 敦水留; Tadashi Mihara; 正三原; Yoshihiro Onitsuka; 義浩鬼束
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1996-02-27
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: JP2547977B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ちらつき表示を防止したカイラルスメクチッ
ク液晶素子を用いた液晶装置を提供すること。【解決手段】駆動手段は、走査非選択信号を基準にし
て、第１位相に一方極性の電圧信号を、そして第２位相
に他方極性の電圧信号を有する第１の走査選択信号を奇
数番目の走査電極に出力させ、及び第１位相に他方極性
の電圧信号を、そして第２位相に一方極性の電圧信号を
有する第２の走査選択信号を偶数番目の走査電極に出力
させ、且つ該第１及び第２の走査選択信号を交互に、走
査電極に出力させ、これによって第１の一垂直走査を実
行させる手段、並びに、前記第１の走査選択信号を偶数
番目の走査電極に出力させ、前記第２の走査選択信号を
奇数番目の走査電極に出力させ、且つ該第１及び第２の
走査選択信号を交互に、走査電極に出力させ、これによ
って第２の一垂直走査を実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電性液晶を用
いた表示パネルやシャッタ・アレイ・プリンターなどの
液晶装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、走査電極群と信号電極群をマト
リクス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し多
数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を行う液晶
表示素子はよく知られている。この表示素子の駆動法と
しては、走査電極群に順次周期的にアドレス信号を選択
印加し、信号電極群には、所定の情報信号をアドレス信
号と同期させて並列的に選択印加する時分割駆動が採用
されている。

【０００３】これらの実用に供されたのは、殆どが、例
えば“アプライド・フィジクス・レターズ”（“Ａｐｐ
ｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ”）１９７
１年，１８（４）号１２７〜１２８頁に掲載のＭ．シャ
ット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ及びＷ．ヘルフリヒ（Ｗ．Ｈｅ
ｌｆｒｉｃｈ）共著になる“ボルテージ・ディペンダン
ト・オプティカル・アクティビティー・オブ・ア・ツイ
ステッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”（“Ｖ
ｏｌｔａｇｅＤｅｐｅｎｄｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ
ＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆａＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍ
ａｔｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”）に示され
たＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型液晶であ
った。

【０００４】近年は、在来の液晶素子の改善型として、
双安定性を有する液晶素子の使用がクラーク（Ｃｌａｒ
ｋ）及びラガーウォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の両者
により特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４
３６７９２４号明細書等で提案されている。双安定性液
晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ
^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）を有する強誘電性液晶が用い
られ、これらの状態において、印加された電界に応答し
て第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態とのい
ずれかをとり、かつ電界が印加されないときはその状態
を維持する性質、即ち双安定性を有し、また電界の変化
に対する応答がすみやかで、高速かつ記憶型の表示装置
等の分野における広い利用が期待されている。

【０００５】しかしながら、前述した強誘電性液晶素子
は、マルチプレクシング駆動時にちらつきを発生する問
題点があった。特にヨーロッパ公開１４９８９９号公報
には、書込みフレーム毎に走査選択信号の位相を逆位相
にした交流電圧を印加し、図１０に示す様にあるフレー
ムで白（クロスニコルを明状態となる様に配置）の選択
書込みを行い、続くフレームで黒（クロスニコルを暗状
態となる様に配置）の選択書込みを行うマルチプレクシ
ング駆動法が開示されている。

【０００６】かかる駆動法は、白の選択書込み後の黒の
選択書込み時に、前のフレームで選択書込みされた白の
画素が半選択となり、書込み電圧より小さいが実効的な
電圧が印加されることになる。従って、このマルチプレ
クシング駆動法では、黒の選択書込み時では、黒の文字
の背景となる白の選択画素に一様に半選択電圧が１／２
フレーム周期（１フレーム走査時間である１垂直走査期
間の逆数）毎に印加され、半選択電圧が印加された白の
選択画素では、その光学特性が１／２フレーム周期毎に
変化することになる。このため、白地に黒の文字を書込
むディスプレイの場合では、白を選択した画素の数が黒
を選択した画素と比較して圧倒的に多く、白の背景がち
らついて見えることになる。又、上述の白地に黒の文字
を書込むディスプレイとは逆に黒地に白の文字ディスプ
レイの場合でも同様にちらつきの発生が見られる。通常
フレーム周波数を３０Ｈｚとした場合、上述の半選択電
圧が１／２フレーム周波数である１５Ｈｚで印加される
ので、観察者にはちらつきとして感知され、著しく表示
品位を損なうことになる。

【０００７】（発明の概要）本発明の目的は、従来の問
題点である表示のちらつきを解消した表示パネルに適用
する液晶装置を提供することにある。

【０００８】すなわち、本発明は、走査電極と信号電極
との交差部を画素としたマトリクス電極及びカイラルス
メクチック液晶を有する液晶パネル、並びに該走査電極
に走査選択信号及び走査非選択信号を出力させ、該走査
選択信号の出力と同期させて、該信号電極に情報信号を
出力させる駆動手段を有する液晶装置において、前記駆
動手段は、走査非選択信号を基準にして、第１位相に一
方極性の電圧信号を、そして第２位相に他方極性の電圧
信号を有する第１の走査選択信号を奇数番目の走査電極
に出力させ、及び第１位相に他方極性の電圧信号を、そ
して第２位相に一方極性の電圧信号を有する第２の走査
選択信号を偶数番目の走査電極に出力させ、且つ該第１
及び第２の走査選択信号を交互に、走査電極に出力さ
せ、これによって第１の一垂直走査を実行させる手段、
並びに、前記第１の走査選択信号を偶数番目の走査電極
に出力させ、前記第２の走査選択信号を奇数番目の走査
電極に出力させ、且つ該第１及び第２の走査選択信号を
交互に、走査電極に出力させ、これによって第２の一垂
直走査を実行させ、並びに、第１の一垂直走査におい
て、信号電極に、第１の走査選択信号が印加された走査
電極上の画素がカイラルスメクチック液晶の第１の配向
状態を生じるための電圧波形を持つ第１の情報信号を出
力させ、及び第２の一垂直走査において信号電極に、第
２の走査選択信号が印加された走査電極上の画素がカイ
ラルスメクチック液晶の第２の配向状態を生じるための
電圧波形を持つ第２の情報信号を出力する手段を備えた
液晶装置に特徴がある。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明で用いた駆動波形
例である。図１には奇数フレームＦ_2M-1と偶数フレーム
Ｆ_2M（Ｍ＝１，２，３，…）における奇数番目の走査電
極に印加する走査選択信号Ｓ_2n-1（ｎ＝１，２，３，
…）と、偶数番目の走査電極に印加する走査選択信号Ｓ
_2nが示されている。図１によれば走査選択信号Ｓ
_2n-1は、奇数フレームＦ_2M-1と偶数フレームＦ_2M（Ｍ＝
１，２，３，…）の同位相における電圧極性（走査非選
択信号の電圧を基準にした電圧極性）が互いに逆極性と
なっており、走査選択信号Ｓ_2nも同様である。さらに、
１フレーム期間内で印加された走査選択信号Ｓ_2n-1とＳ
_2nは、互いに相違した電圧波形となっており、同位相の
電圧極性が互いに逆極性となっている。

【００１０】又、図１の走査駆動波形例では、画面が一
斉に休止（例えば画面を構成する全画素に一斉に電圧０
を印加する）するための位相が第３番目に設けられ、走
査選択信号の３番目の位相が電圧０（走査非選択信号の
電圧と同一レベル）に設定されている。

【００１１】又、図１によれば、奇数フレームＦ_2M-1で
信号電極に印加する情報信号としては、走査選択信号Ｓ
_2n-1に対しては白信号（走査選択信号Ｓ_2n-1との合成に
より、２番目の位相で強誘電性液晶の閾値電圧を越えた
電圧３Ｖ₀ が印加されて白の画素を形成する）と保持信
号（走査選択信号Ｓ_2n-1との合成により、画素に強誘電
性液晶の閾値電圧より小さい電圧±Ｖ₀ が印加される）
とが選択的に印加され、走査選択信号Ｓ_2nに対して黒信
号（走査選択信号Ｓ_2nとの合成により、２番目の位相で
強誘電性液晶の閾値電圧を越えた電圧−３Ｖ₀ が印加さ
れて黒の画素を形成する）と保持信号（走査選択信号Ｓ
_2nとの合成により、画素に強誘電性液晶より小さい電圧
±Ｖ₀ が印加される）とが選択的に印加される。

【００１２】上述の奇数フレームＦ_2M-1の書込みに続く
偶数フレームＦ_2Mで、信号電極に印加する情報信号とし
ては、走査選択信号Ｓ_2n-1に対しては、上述と同様の黒
信号と保持信号とが選択的に印加され、走査選択信号Ｓ
_2nに対しては、上述と同様の白信号と保持信号とが選択
的に印加される。

【００１３】図２は図１に示す駆動波形によって図７に
示す表示状態を書込んだ時のタイミングチャートを示し
ている。図７中、○は白の画素、●は黒の画素を表わし
ている。又、図２中のＩ₁ −Ｓ₁ 走査電極Ｓ₁ と信号電
極Ｉ₁ との交点に印加された電圧の時系列波形である。
Ｉ₂ −Ｓ₁ は走査電極Ｓ₁ と信号電極Ｉ₂ との交点に印
加された電圧の時系列波形である。

【００１４】図３は、本発明で用いた別の駆動波形例を
表わしている。図３に示す駆動例で用いた走査選択信号
Ｓ_2n-1とＳ_2nは、それぞれ走査非選択信号の電圧を基準
とした時互いに逆極性関係にある２つの電圧をもち、且
つ前半の電圧パルス幅を後半の逆極性電圧パルス幅に対
して２倍に設定した波形となっている。又、情報信号と
しては、１番目の位相で電圧０（走査非選択信号の電圧
レベルと同一レベル）に設定され、２番目と３番目の位
相で互いに走査非選択信号電圧を基準とした時、互いに
逆極性関係にある交番電圧となっている。図４は図３の
駆動例によって図７に示す表示例に書込んだ時の時系列
波形を表わしている。

【００１５】図５と図６は、本発明の別の好ましい駆動
波形例を表わしている。図５と図６の駆動波形例では走
査選択信号と情報信号の電圧レベルがそれぞれ２レベル
に設定されているので、駆動回路の設計も簡略化するこ
とが可能である。

【００１６】前述の駆動例では走査選択信号の振巾２｜
±Ｖ₀ ｜に対して情報信号の振巾が｜±Ｖ₀ ｜に設定さ
れているが、本発明では走査選択信号の振巾を｜Ｓａｐ
｜とし、情報信号の振巾を｜Ｉａｐ｜とした時｜Ｉａｐ
｜／｜Ｓａｐ｜≦１とする事ができ、好ましくは｜Ｉａ
ｐ｜／｜Ｓａｐ｜＜１／１．２とするのが適している。

【００１７】又、本発明では強誘電性液晶が２つの閾値
電圧Ｖ_th1 と−Ｖ_th2 （Ｖ_th1 ，Ｖ_th2 ＞０）をもつ
時、前述のＶ₀ との間で、Ｖ₀ ＜Ｖ_th1 ＜３Ｖ₀ ， −３Ｖ₀ ＜−Ｖ_th2 ＜−Ｖ₀ の関係が成立つ。

【００１８】下表１は、白の選択画素を形成する時に、
画素に印加する白の選択電圧Ｓｗとその時の半選択電圧
ＨがフレームＦ₁ ，Ｆ₂ ，Ｆ₃ ，Ｆ₄ …で印加されるタ
イミングを表わしている。

【００１９】

【表１】

【００２０】下表２は、本発明外の白の選択画素書込み
タイミングを表わしている。

【００２１】

【表２】

【００２２】本発明に係る表１のタイミングでは、偶数
フレームＦ₂ ，Ｆ₄ …の時に奇数番目の走査線Ｓ₁ ，Ｓ
₃ …上の画素（白の選択画素）に半選択電圧が印加され
るのに対し、本発明外の表２のタイミングでは偶数フレ
ームＦ₂ ，Ｆ₄ …の時に全走査線上の画素（白の選択画
素）に半選択電圧が印加されることになる。従って、前
述した様に本発明外の駆動例では１／２フレーム周波数
でちらつきが発生する。これに対し、本発明では１フレ
ーム期間内で半選択電圧が印加される画素の数が表２に
示す駆動例の場合と比較して１／２であるので、ちらつ
きが有効に防止される。

【００２３】図８と図９は本発明の駆動例を表わしてい
る。すなわち、図８に示す駆動例では、１番目，２番
目，５番目，６番目…４Ｎ−３番目，４Ｎ−２番目の走
査電極に印加する走査選択信号と、３番目，４番目，７
番目，８番目…４Ｎ−１番目，４Ｎ番目の走査電極に印
加する走査選択信号が図示する如くフレーム毎で相違し
ている（Ｎ＝１，２，３…）。又、図９の駆動例では、
１番目，２番目，３番目，…６Ｎ−５番目、６Ｎ−４番
目，６Ｎ−３番目の走査電極に印加する走査選択信号
と、４番目，５番目，６番目…６Ｎ−２番目，６Ｎ−１
番目，６Ｎ番目の走査電極に印加する走査選択信号が図
示する如くフレーム毎で相違している（Ｎ＝１，２
…）。尚、上述のＮは、走査線を複数のグループに分割
したブロック数である。図８と図９の駆動例ではブロッ
ク内の走査線数をそれぞれ２本と３本としたが、本発明
ではその数に限定されるものではない。

【００２４】図１１は、本発明で用いたマトリクス電極
を配置した強誘電性液晶パネル１１１の駆動装置を表わ
している。図１１のパネル１１１には、走査線１１２と
データ線１１３とが互いに交差して配線され、その交差
部の走査線１１２とデータ線１１３との間には強誘電性
液晶が配置されている。又、図１１中１１４は走査回
路、１１５は走査側駆動回路、１１６は信号側駆動電圧
発生回路、１１７はラインメモリー、１１８はシフトレ
ジスタ、１１９は走査側駆動電圧発生電源、１１０はマ
イクロ・プロセッサー・ユニット（ＭＰＶ）を表わして
いる。

【００２５】走査側駆動電圧発生電源１１９には、電圧
Ｖ₁ ，Ｖ₂ とＶ_C が用意され、例えば電圧Ｖ₁ とＶ₂ を
前述した走査選択信号の電源とし、電圧Ｖ_C を走査非選
択信号の電源とすることができる。

【００２６】本発明の駆動法で用いることができる双安
定性を有する液晶としては、強誘電性を有するカイラル
スメクチック液晶が最も好ましく、そのうちカイラルス
メクチックＣ相（ＳｍＣ^* ）又はＨ相（ＳｍＨ^* ）の液
晶が適している。この強誘電性液晶については、“ル・
ジュルナール・ド・フィジック・レター”（“ＬｅＪｏ
ｕｒｎａｌｄｅＰｈｙｓｉｃＬｅｔｔｅｒ”）３６
巻（Ｌ−６９），１９７５年の「フエロエレクトリック
・リキッド・クリスタルス」（「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｖｔ
ｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ」）；“アプ
ライド・フイジィックス・レターズ”（“Ａｐｐｌｉｅ
ｄＰｈｙｓｉｃｌｅｔｔｅｒｓ”）３６巻（１１
号），１９８０年の「サブミクロン・セカンド・バイス
テイブル・エレクトロオプティック・スイッチング・イ
ン・リキッド・クリスタル」（「ＳｕｂｍｉｃｒｏＳ
ｅｃｏｎｄＢｉｓｔａｂｌｅＥｌｅｃｔｒｏｏｐｔ
ｉｃＳｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎＬｉｑｕｉｄＣｒ
ｙｓｔａｌｓ」）；“固体物理１６（１４１）１９８１
「液晶」に等に記載されており、本発明では、これらに
開示された強誘電性液晶を用いることができる。

【００２７】より具体的には、本発明法に用いられる強
誘電性液晶化合物の例としては、デシロキシベンジリデ
ン−Ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメート（Ｄ
ＯＢＡＭＢＣ）、ヘキシルオキシベンジリデン−Ｐ′−
アミノ−２−クロロプロピルシンナメート（ＨＯＢＡＣ
ＰＣ）および４−ｏ−（２−メチル）−ブチルレゾルシ
リデン−４′−オクチルアニリン（ＭＢＲＡ８）等が挙
げられる。

【００２８】これらの材料を用いて素子を構成する場
合、液晶化合物がＳｍＣ^* 相又はＳｍＨ^* 相となるよう
な温度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒーター
が埋め込まれた銅ブロック等により支持することができ
る。

【００２９】又本発明では前述のＳｍＣ^* ，ＳｍＨ^* の
他に、カイラルスメクチックＦ相，Ｉ相，Ｊ相，Ｇ相や
Ｋ相で表われる強誘電性液晶を用いることも可能であ
る。

【００３０】図１２は、強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。１２１ａと１２１ｂは、Ｉｎ₂ Ｏ
₃ ，ＳｎＯ₂ やＩＴＯ（インジウム−テイン−オキサイ
ド）等の透明電極がコートされた基板（ガラス板）であ
り。その間に液晶分子層１２２がガラス面に垂直になる
よう配向したＳｍＣ^* 相の液晶が封入されている。太線
で示した線１２３が液晶分子を表わしており、この液晶
分子１２３は、その分子に直交した方向に双極子モーメ
ント（Ｐ⊥）１２４を有している。基板１２１ａと１２
１ｂ上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加すると、
液晶分子１２３のらせん構造がほどけ、双極子モーメン
ト（Ｐ⊥）１２４はすべて電界方向に向くよう、液晶分
子１２３の配向方向を変えることができる。液晶分子１
２３は細長い形状を有しており、その長軸方向と短軸方
向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラス面の上下
に互いにクロスニコルの位置関係に配置した偏光子を置
けば、電圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学
変調素子となることは、容易に理解される。さらに液晶
セルの厚さを十分に薄くした場合（例えば１μ）には、
図１３に示すように電界を印加していない状態でも液晶
分子のらせん構造はほどけ、その双極子モーメントＰａ
又はＰｂは上向き（１３４ａ）又は下向き（１３４ｂ）
のどちらかの状態をとる。このようなセルに、図１３に
示す如く一定の閾値以上の極性の異なる電界Ｅａ又はＥ
ｂを所定時間付与すると、双極子モーメントは電界Ｅａ
又はＥｂの電界ベクトルに対して上向き１３４ａ又は下
向き１３４ｂと向きを変え、それに応じて液晶分子は第
１の安定状態１３３ａかあるいは第２の安定状態１３３
ｂの何れか一方に配向する。

【００３１】このような強誘電性液晶を光学変調素子と
して用いることの利点は２つある。第１に応答速度が極
めて速いこと、第２に液晶分子の配向が双安定状態を有
することである。第２の点を例えば図１３によって説明
すると、電化Ｅａを印加すると液晶分子は第１の安定状
態１３３ａに配向するが、この状態は電化を切っても安
定である。又、逆向きの電界Ｅｂを印加すると液晶分子
は第２の安定状態１３３ｂに配向して、その分子の向き
を変えるが、やはり電界を切ってもこの状態に留まって
いる。又、与える電界Ｅａが一定の閾値を越えない限
り、それぞれの配向状態にやはり維持されている。この
ような応答速度の速さと双安定性が有効に実現されるに
は、セルとしては出来るだけ薄い方が好ましく、一般的
には０．５μ〜２０μ、特に１μ〜５μが適している。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、従来の駆動法による書
込み時に生じていたちらつきの発生を解消することがで
き、その結果表示品位を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いた駆動波形の波形図である。

【図２】図１の波形を用いた時の時系列波形図である。

【図３】本発明の別の具体例として用いた駆動波形図で
ある。

【図４】図３の波形を用いた時の時系列波形図である。

【図５】本発明の別の具体例として用いた駆動波形の波
形図である。

【図６】本発明の別の具体例として用いた駆動波形の波
形図である。

【図７】表示例を表わした平面図である。

【図８】本発明で用いた駆動波形の波形図である。

【図９】本発明で用いた別の駆動波形の波形図である。

【図１０】本発明外の駆動波形図である。

【図１１】本発明の表示パネルのブロック図である。

【図１２】本発明で用いたカイラルスメクチック液晶素
子の斜視図である。

【図１３】本発明で用いた別のカイラルスメクチック液
晶素子の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原正東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者鬼束義浩東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査電極と信号電極との交差部を画素と
したマトリクス電極及びカイラルスメクチック液晶を有
する液晶パネル、並びに該走査電極に走査選択信号及び
走査非選択信号を出力させ、該走査選択信号の出力と同
期させて、該信号電極に情報信号を出力させる駆動手段
を有する液晶装置において、前記駆動手段は、走査非選択信号を基準にして、第１位
相に一方極性の電圧信号を、そして第２位相に他方極性
の電圧信号を有する第１の走査選択信号を奇数番目の走
査電極に出力させ、及び第１位相に他方極性の電圧信号
を、そして第２位相に一方極性の電圧信号を有する第２
の走査選択信号を偶数番目の走査電極に出力させ、且つ
該第１及び第２の走査選択信号を交互に、走査電極に出
力させ、これによって第１の一垂直走査を実行させる手
段、並びに、前記第１の走査選択信号を偶数番目の走査
電極に出力させ、前記第２の走査選択信号を奇数番目の
走査電極に出力させ、且つ該第１及び第２の走査選択信
号を交互に、走査電極に出力させ、これによって第２の
一垂直走査を実行させ、並びに、第１の一垂直走査にお
いて、信号電極に、第１の走査選択信号が印加された走
査電極上の画素がカイラルスメクチック液晶の第１の配
向状態を生じるための電圧波形を持つ第１の情報信号を
出力させ、及び第２の一垂直走査において信号電極に、
第２の走査選択信号が印加された走査電極上の画素がカ
イラルスメクチック液晶の第２の配向状態を生じるため
の電圧波形を持つ第２の情報信号を出力する手段を備え
た事を特徴とする液晶装置。